三次多项式型段内加减速控制新方法

传统的加减速控制方法由于加速度的不连续性,易使机床产生冲击,影响零件加工质量和机床使用寿命.为此提出了一种三次多项式加减速控制模型.针对任意路径段在插补前加减速过程中需要预测减速点的问题,进一步提出了段内加减速控制新方法,实现了对实际减速点的确定.针对理论减速点与实际减速点不重合而导致当减速阶段结束时仍存在低速运行段的问题,实现了对减速点的误差补偿.仿真和试验结果表明,提出的方法能够实现在加工过程中实际减速点的动态、智能化判断,并能够在较高速度下补偿减速点误差,消除了低速运行时间,提高了加工效率     

ARM运动控制平台下高精度高速插补算法的研究

采用ARM嵌入式微处理器,结合MCX314运动控制芯片,构建成可独立运行的嵌入式运动系统。运用了型值点S型曲线加减速前瞻控制算法,根据加工路径的型值点的实际情况,确定每一型值点处的最大衔接速度,采用S型曲线加减速控制,实现各路径段之间进给速度的快速衔接,从而达到高速高精的运动控制目的。     

连续加工路径的进给速度规划算法研究

为了实现数控系统连续轨迹的速度规划,本文提出了混合进给速度的规划方法.此方法通过建立转弯处加工路径和加工误差的数学模型,实现了转弯处进给速度的控制.实验结果表明,这种方法不仅可以极大的提高机床的加工效率,减小由于路径转弯剧烈引起的机床震动,从而大大提高工件的加工质量.混合进给速度的规划方法保证了加工精度和加减速的稳定性.     

NURBS曲线实时插补中S型加减速算法的研究

针对在高速高精度加工过程中非均匀B样条曲线(non-uniform rational B-spline,NURBS)的实时插补时,机床加减速容易出现冲击或者振荡现象,提出了S型加减速(S-shape ADC/DEC)前瞻方法。建立了曲线的S型加减速离散采样模型,提出了S型曲线加减速前瞻算法,通过此算法可以根据实际插补轨迹的几何特性,能够自适应地确定加减速点。仿真结果表明该算法可以在保证加工精度的同时有效消除加减速过程中对机床的冲击,提高加工精度。     

非均匀有理B样条曲线的高精度低速度波动插补算法

为提高非均匀有理B样条曲线的插补精度,降低插补速度波动率,提出一种基于改进S型速度规划及Steffensen型参数计算的插补算法.通过自适应插补得到曲线分段信息,根据曲率信息自适应调整最大加加速度并进行速度精确控制,改进了传统S型速度规划算法,使得插补处处满足误差约束。采用正反向插补精确确定减速点,并利用带参数Steffensen型方法计算曲线插补参数,避免求导运算,增强插补实时性,有效控制速度波动率.实验结果表明,相对于其他算法,该算法具有更高的插补精度、更低的速度波动率,是高效可行的.     

基于进给速度自适应控制的NURBS曲线智能插补的新算法

通过对NURBS曲线的特点分析和NURBS曲线插补参数值求取方法的研究,在可控弦高误差算法的基础上,提出了一种简单而实用的NURBS曲线自适应插补算法。该算法充分考虑到机床的实际加工能力,对曲线段进行提前预插补,实现了加工进给速度自适应地随着曲率半径而变化,使加工运动更平滑,还避免了因加工曲线终点的判断而带来的复杂计算,并给出了快速求取插补点的3次NURBS曲线动态矩阵和曲线曲率的快速计算方法。     

自调匀整并条机实现启停平稳变速的分析

为解决并条机启、停过程的自调匀整控制，关键要实现启停机加减速过程的平稳变速。为此，本文提出一种等位移变速点下速度曲线离散化方法，将其运用于并条机加减速过程，并针对出条速度恒定后的成熟匀整算法，将其作用域扩大到启停机全过程。试验结果表明，并条机加减速过程实际速度曲线和要求速度曲线吻合良好、系统运行平稳可靠；从CV％值检测试验发现，5m片断长度的自调匀整段中，匀速段为0．62，变速段为1．28（无自调匀整段为1．93）；10m段的CV9／6值分别为0．47，0.97（1．65）；25m段的CV％值分别为0．37，0．71（1．39），效果是很明显的。这为并调机实现全程无死区自调匀整控制提出了一种新思路，如果在这个基础上对加减速过程中的匀整算法做进一步的研究，匀整效果改善余地应该更大。     

基于预估-校正公式的参数曲线插补算法

为减小插补输出速度的波动,提出基于预估 校正公式的参数曲线插补算法.该算法包括插补预处理和实时插补两部分.插补预处理采用S曲线加减速算法规划插补速度,得出插补速度与时间关系.实时插补用Akima插值法计算插补速度,用五阶龙格 库塔法计算参数的初值,用五阶预估 校正公式计算下一插补参数.对比研究了提出的算法与基于泰勒级数展开插补算法对同一条参数曲线的插补效果,结果表明,与基于泰勒级数展开算法相比,在数控加工中,提出的算法可减小插补输出速度波动,提高机床运动的平稳性,提高加工精度.     

不确定环境下移动机器人路径规划算法研究

该文对不确定环境下移动机器人路径算法进行了研究，并提出了一种新算法一基于两点法的模糊控制算法。首先利用两点法求出预设轨迹，然后把预设轨迹上的点作为移动机器人的阶段目标点，再利用模糊控制算法修正移动轨迹，进行路径规划。这样可以简化模糊控制规则的制定，减少模糊控制规则的数目，从而大大提高路径规划的速度。应用该方法进行了避障、道路跟踪等控制实验。实验表明，该算法具有很好的灵活性和鲁棒性。     

适于高速加工的五次参数样条曲线插补及其速度生成算法的研究

为适应高速高精加工,针对传统插补算法和速度控制方式在进给过程中存在柔性冲击的问题,提出了一种五次参数样条曲线插补方法及其速度生成算法.该算法采用二阶连续可导的五次样条和近弧长样条参数提高了进给运动的连续性;速度控制算法保证机床在高速运行过程中加加速度(加速度的变化率)的二次连续、加速度、速度和位移与时间关系的高阶连续变化,并且保证在各自的约束范围内,从而使机床的运动平稳,避免产生大的冲击和振动,同时有利于提高加工质量,减少加工时间.通过仿真验证,表明了这种算法能有效地保证高速加工机床运行过程中进给速度的连续性和运动轮廓的平滑性.     

自动上料机器人视觉识别系统

为了满足自动上料机器人对视觉识别与定位算法高效性、高实时性的要求,提出了预检测+精检测的两步检测法.在预检测阶段,采用Bresenham圆对已提取的安全套边界点集进行曲率分类,根据边界曲率趋势筛选出特定的边界点集并求出矩形掩膜区域.在精检测阶段,在矩形掩膜区域内生成ORB特征算子检测和BRISK描述子.采用最近邻域算法进行模板匹配,利用RANSAC算法剔除误匹配.结果表明,本算法比单纯的ORB+BRISK、BRISK等算法快5~8倍;同时继承了ORB与BRISK算法的旋转不变形和尺度不变性,提升了安全套形变时顶部的识别与定位精度.     

定向邻域扩展轮廓预估计算法

为了提高传统Snake面部轮廓检测效率,在Shakable Snake算法的基础上,提出了搜索方向固定的邻域扩展算法.对所搜索到的节点利用动态阀值最小距离聚类法进行分类和修正,使无效节点避开噪声点和噪声边界集中的区域以得到更合理的结果.提出了曲线外推的失效节点修正算法和简化曲率约束准则,以判别修正杂散失效节点.实验得到的结果和感兴趣轮廓重合性在5个像素之内,证明了所提出算法的鲁棒性和有效性,为后续Snake寻找精确边界提供了理想的初始位置.     

基于自适应BP神经网络的桥梁结构荷载识别

在传统的BP神经网络中引入学习速率自适应调整算法，通过多次数值模拟计算确定学习速率和动量系数等网络 关键参数的取值；分析了学习速率、动量系数等网络参数对网络收敛速度和输出精度的影响；探讨了训练样本容量与网 络识别效果的关系.分别使用挠度、挠度曲率、应变和应变曲率作为输入参数对桁架桥梁荷载进行识别.结果显示以挠度 曲率或应变曲率为输入参数的网络识别效果明显优于以挠度或应变为输入参数的网络，以应变为输入的网络识别效果优 于挠度的情况；学习速率自适应调整算法有效避免了网络训练过程中误差曲线振荡现象的产生，提高了网络的学习效率 ，网络关键参数的最优取值改善了网络的收敛速度和输出精度     

上肢康复训练轨迹定制优化及柔顺跟踪控制

卒中后早期的被动康复训练可以促进患者脑神经重塑甚至重获肢体运动能力。针对多数上肢康复机器人将参数化规则曲线作为被动训练的轨迹，没能融合康复医师的经验及患者的个体特征，或者缺乏三维个性轨迹的光滑优化以及训练过程中的安全柔顺交互的问题。本文基于新型末端牵引式3自由度上肢康复机器人开展轨迹个性化定制优化以及跟踪控制研究。首先，在笛卡尔空间应用导纳算法及力补偿策略实现理疗师对轨迹的定制。然后，用道格拉斯-普克法压缩原始轨迹数据得到型值点，保留初始轨迹的拓扑形状。用非均匀有理B样条曲线(NURBS)进行插值，并融合动态切换概率和t变异改进蝴蝶优化算法(BOA)优化拟合的轨迹。最后，设计基于RBF网络的滑模自适应以及速度前馈加PID的控制策略实现末端轨迹跟踪，并增加导纳-阻抗控制形成基于力阈值的多模式柔顺跟踪控制，保证较大人机交互力时的安全。结果表明定制机器人末端轨迹的拖动力在5N以内；改进的BOA算法具有更高的收敛速度和精度，优化的轨迹曲率和更小；轨迹跟踪控制策略可以将跟踪误差控制在6mm内；模式切换在0.3s内响应并顺应较大交互力而提高训练的安全性。     

自由曲面砂带磨削轨迹规划与误差控制分析

砂带磨削是提高自由曲面工件型面精度和表面质量的重要手段之一,针对目前自由曲面砂带磨削加工在效率和精度方面存在不足,基于砂带磨削加工的特性,提出了一种基于加工精度控制的自由曲面砂带磨削加工的轨迹规划方法。首先,对实现无曲率干涉的接触轮半径及满足加工允差的接触轮宽度进行了公式推导,结合轮与曲面上加工点主曲率关系,通过双倍体的遗传算法优选出满足自由曲面要求的加工允差,并获取无曲率干涉加工需求的接触轮尺寸参数。然后,基于加工点的主曲率方向实现加工轨迹的自适应宽行距规划,同时采用柔顺处理算法对其点导动规划过程中当曲面存在扭曲时的磨头潜在的大幅往复摆动运动进行了柔顺处理,获得了行距稳定且满足加工时接触轮在磨削点处始终与自由曲面达到最佳贴合效果的磨削轨迹。最后,应用该方法对某航空发动机叶片型面进行轨迹规划,并在数控砂带磨床上进行了加工验证。结果表明：规划的磨削加工轨迹能够使得叶片轮廓截面精度较好地满足加工要求,提高了叶片型面的表面质量和精度,证实了该方法的有效性和实用性。本文提出的轨迹规划方法可科学合理地控制曲面预期加工允差,解决了在自由曲面砂带磨削过程中因接触轮尺寸参数选择不当而引起的局部干涉的计算难题,能够有效提高砂带磨削加工的效率和精度。     

环保型电锅炉系统的控制设计

根据北方城镇居民室内温度的变化曲线和数据,确定了室内温度变化的模糊控制规则,依此设计了模糊控制器.阐述了该控制器的设计方案和实现方法,并针对设计的关键点做出了详细分析与说明.使用先进的控制算法实现了环保型电锅炉系统的自动控制,对小区居民室内温度控制的效果良好.     

微线段高速加工的圆锥截线拐角插补算法

针对数控高速加工时微小线段拐角过渡的平滑问题,建立基于二次有理Bézier形式的圆锥截线拐角过渡矢量模型,推导三种类型的园锥截线过渡曲线的最大轮廓偏差和最大曲率计算公式,提出一种微小线段间圆锥截线拐角过渡的插补算法。算法可在满足轮廓加工精度和相邻小线段长度的条件下选择圆锥截线的权因子,确定圆锥截线拐角过渡曲线的类型;根据数控系统的动态响应能力、弓高误差和过渡曲线多步转接的要求,确定拐角曲线过渡的最大加工速度;进一步提出通过修改圆锥截线的权因子实现拐角曲线的加工速度与各直线段路径的进给速度衔接过渡的前瞻处理方法。与圆弧拐角过渡的对比结果表明,算法可有效提高微小线段间的拐角加工速度,缩短数控加工时间。     

一种高效的特定边界检测算法

为了快速准确的检测特定边界,采用边界点跟踪算法检测特定轮廓边界点.通过分析不同算法的特点,提出了基于已知点夹角的边界点预估计算法和基于圆弧邻域扩展的边界点搜索算法,以避免跟踪进入搜索陷阱,提高边界跟踪对边界变化的鲁棒性.实验结果表明,边界点预估计算法可以有效的避免搜索陷阱的影响,正确地跟踪待检测边界;对不同曲率的边界,检测结果合理,边界点分布均匀.     

基于融合图像特征的角点提取方法

基于图像边缘的角点提取往往对噪音敏感,提取精度较高但运算量大,而基于图像灰度的角点提取易于实现但提取效果不佳.因此提出一种融合图像边缘特征和图像灰度特征的角点检测方法.首先在一较低尺度用Canny算法求出所有边缘点,然后求出每一边缘点的曲率值并求出初始角点集,利用Harris算法通过实验在一较优尺度下对初始角点进行筛选并确定最终的角点集合.所提方法融合图像角点提取的两大特征,可以有效改进在单一特征提取下的不足.通过对比实验,该算法明显地提高了图像角点检测性能.